經濟型數控沖床定位誤差補償工藝

   時間:2014-03-11 23:31:13
經濟型數控沖床定位誤差補償工藝簡介
    摘要:在分析了經濟型數控沖床定位誤差產生原因的基礎上,提出了一種由軟體實現定位誤差補償的方法,建立了其定位誤差補償的數學模型,並在實踐中得到了很好的應用……
經濟型數控沖床定位誤差補償工藝正文
  

摘要:在分析了經濟型數控沖床定位誤差產生原因的基礎上,提出了一種由軟體實現定位誤差補償的方法,建立了其定位誤差補償的數學模型,並在實踐中得到了很好的應用。對各種經濟型點位數控機床的定位誤差補償有一定的參考意義。
關鍵詞:數控沖床;定位誤差補償;點位數控

1引言

為了滿足日益增長的食品、飲料、化工產品包裝的需要,我們研製了JK-20型經濟型數控沖床,解決了輕工行業中利用普通沖床進行板料衝壓加工生產率低、耗材多、易發生工傷事故等問題。但當在該數控沖床上衝壓印花板料時,要求印花位於沖裁件中心,這樣對該數控沖床的定位精度提出了較高的要求。為了解決該經濟型開環數控沖床定位精度低的問題,我們分析了其定位誤差產生的原因,根據衝壓加工工藝特點,預先對其工作台的定位誤差進行動態測定,利用軟體進行定位誤差補償,提高其加工精度。

2定位誤差產生的原因

由功率步進電機通過絲杠驅動的工作台產生的定位誤差主要有:

(1)由絲杠驅動引起的工作台x、y坐標方向全程分佈隨位移非線性變化的誤差。這一誤差在一定時間內具有相對的穩定性,但隨著系統投入使用的時間增長、傳動副的磨損等還會發生變化。
(2)由絲杠產生的反向間隙誤差;
(3)由x、y軸導軌不垂直產生的誤差;
(4)由功率步進電機失步、過沖產生的誤差。引起步進電機失步和過沖的原因為:過載,起、停過程中的升降速運動不合適,靜態鎖定電流值小。當選擇步進電機時,使系統的負載力矩不超過步進電機的矩頻特性線,並留有一定余量,同時選擇適當的升、降頻規律和曲線與靜態鎖定電流,這樣步進電機很少出現失步和過沖現象。因此我們只對前三項定位誤差進行分析並加以補償。

3定位誤差補償

3.1非線性位移誤差補償

由絲杠驅動引起的工作台x、y坐標方向全程分佈的非線性位移誤差在一定時間內是一常值誤差,因此工作台安裝調整好后,預先對工作台定位誤差進行動態測量和處理。測量可採用感應同步器及數顯裝置或激光測量裝置等。在加工中可根據預先測量的定位誤差進行誤差補償。

由於其非線性位移誤差曲線基本不變性,因此我們可根據預先測量的定位誤差,按一定精度在x軸上取一系列離散點,根據離散點的誤差將其補償值(以脈衝當量為單位)建立成表格,存入計算機內存。如某點的誤差為2.1個脈衝當量,我們可取補償值為2個脈衝當量(補償脈衝當量取誤差的整數倍,即將誤差值(以脈衝當量計)四捨五入取其整數)。即工作台移動到該點時,控制脈衝減少2個脈衝。這樣理論上可將工作台精度控制在0.5個脈衝當量內。

根據以上補償原理可對工作台位移逐點比較補償,但當逐點比較補償時,要佔用微機的大量存取空間,還要有足夠的運算速度,這樣對由單片機開發的系統在實際應用中有一定困難。考慮到沖床衝壓加工是點位控制的特點,只需要對工件定位點(衝壓點)進行補償。基於此衝壓加工特點,給微機軟體補償定位誤差帶來了很大的方便。

當工作台在x方向送料時,假設起始點從絕對原點開始,在x1,x2,…,xk,xk+1,…衝壓加工,當衝壓x1點時,微機應發出的理論脈衝數為:

Lx1=X1/δ

式中δ——脈衝當量。

由於非線性位移誤差的存在,當微機發出Lx1個脈衝數時,x方向送料不在x1點。查表得x1點的非線性位移誤差為Ex1(以脈衝當量計),微機應發出的實際脈衝數為:

LB(X1)=Lx1-Ex1 (2)

由於x1點的誤差補償,x1點到x2點的非線性誤差曲線平移成圖1a中的虛線。因此在衝壓x2點時,微機應發出的實際脈衝數為:

LB(X2)=(Lx2-Lx1)-(Ex2-Ex1)
=Lx2-LB(x1)-Ex2

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